1 RCOOH..第九章 羧酸及其衍生物和取代酸
（一COOH）官能团的化合物，一元饱和脂肪羧酸的通式为CnH2nO2 。羧基中的羟基被其它原子或基团取代的产物称为羧酸衍生物（如酰卤、酸酐、酯、酰胺等），羧酸烃基上的氢原子被其他原子或基团取代的产物称为取代酸（如卤代酸、羟基酸、羰基酸、氨基酸等）。
羧酸是许多有机化合物氧化的最终产物，常以盐和酯的形式广泛存在于自然界，许多羧酸在生物体的代谢过程中起着重要作用。羧酸对于人们的日常生活非常重要，也是重要的化工原料和有机合成中间体。
§9-1 羧酸
一、羧酸的结构、分类和命名
1、羧酸的结构
在羧酸分子中，羧基碳原子是sp2杂化的，其未参与杂化的p轨道与一个氧原子的p轨道形成C=O中的π键，而羧基中羟基氧原子上的未共用电子对与羧基中的C=O形成p-π共轭体系，从而使羟基氧原子上的电子向C=O转移，结果使C=O和C—O 的键长趋于平均化。
X光衍射测定结果表明：甲酸分子中C=O的键长（0.123 nm）比醛、酮分子中C=O的键长（0.120nm）略长，而C—O的键长（0.136nm）比醇分子中C—O的键长（0.143nm）稍短。
RCOOH
羧基上的p-π共轭示意图
2、羧酸的分类和命名
2.1．羧酸的分类
根据分子中烃基的结构，可把羧酸分为脂肪羧酸（饱和脂肪羧酸和不饱和脂肪羧酸）、脂环羧酸（饱和脂环羧酸和不饱和脂环羧酸）、芳香羧酸等；根据分子中羧基的数目，又可把羧酸分为一元羧酸、二元羧酸、多元羧酸等。例如： 或
OOCOOc2 COOHHOOCHOOCCH2COOHCH2COOHCH2HOOCCH3CH CH COOHCOOHHOOC
脂肪羧酸
一元羧酸 脂环羧酸
芳香羧酸
二元羧酸
多元羧酸
2.2．羧酸的命名
1 第十二章 羧酸及其衍生物
定义:分子中含有羧基的有机化合物称为羧酸(Carboxylic Acid)，其通式为RCOOH，其中R-可以是烷基或芳基。羧酸的羟基被其它基团取代的化合物称为羧酸衍生物(boxylic acid
derivatives)。
第一节 羧酸的结构、分类和命名
一、 结构
1. 羰基C原子以sp2杂化轨道成键：三个sp2杂化轨道形成的三个键在同一平面上，键角大约为120度。
2. 键长：C=O双键键长为123pm，C—O单键键长为136pm。
3. p –π共轭：碳原子的P轨道和羧基氧的一个P轨道相互交叠形成键。
4. —COO-结构：羧基离解为负离子后，负电荷就完全均等地分布在O—C—O链上，即两个C—O键键长完全平均化。
0.127nmCHOO0.127nm
二、 分类
1、根据羧基羧连接烃基不同，将羧酸分为脂肪、脂环和芳香羧酸。
2、根据羧酸分子中所含的羧基数目不同，可分为一元酸、二元酸和多元酸。
三、 命名
1、 羧酸常用俗名：通常根据天然来源命名。如：HCOOH 蚁酸，HOOC—COOH草酸。
2、 IUPAC命名法：与醛的命名相同，即选择含有羧基的最长碳链为主链，靠近羧基一端开始编号；对于脂环酸和芳香酸，则把脂环或芳环看作取代基来命名；多元羧酸，选择含两个羧基的碳链为主链，按C原子数目称为某二酸；如有不饱和键角要标明烯（或炔）键的位次，并使主链包括双键和叁键。例如：
COOHCH2CH2CH2COOH环已基甲酸4—环已基丁酸CH3（CH2）7CH=CH（CH2）7COOH
9—十八碳烯—酸（俗称油酸）
第二节 羧酸的物理性质
一、 溶解性
羧酸分子可与水形成氢键，所以低级羧酸能与水混溶，随着分子量的增加，非极性的烃基愈来愈大，使羧酸的溶解度逐渐减小，6个碳原子以上的羧酸则难溶于水而易溶于有机溶剂。
《羧酸及其衍生物》 知识清单
一、羧酸
羧酸是一类含有羧基（COOH）的有机化合物，羧基是羧酸的官能团。
（一）羧酸的分类
1、 根据羧基所连接的烃基不同，可分为脂肪酸（如乙酸、丙酸）和芳香酸（如苯甲酸）。
2、 根据分子中羧基的数目，可分为一元酸（如甲酸）、二元酸（如草酸）和多元酸（如柠檬酸）。
（二）羧酸的命名
1、 俗名：一些常见羧酸有通俗的名称，如甲酸叫蚁酸，乙酸叫醋酸。
2、 系统命名法：选择含有羧基的最长碳链作主链，从羧基碳开始编号，按照“某酸”来命名。
（三）羧酸的物理性质
1、 状态：低级脂肪酸（C1 C3）是液体，具有刺激性气味；中级脂肪酸（C4 C10）为油状液体，有难闻的气味；高级脂肪酸（C10 以上）是蜡状固体，无味。 2、 溶解性：羧酸分子中的羧基是极性基团，能与水分子形成氢键，所以低级羧酸能与水混溶，随着碳链增长，在水中的溶解度逐渐减小。
（四）羧酸的化学性质
1、 酸性
羧酸具有酸性，能与碱发生中和反应。其酸性强弱取决于羧基的结构，一般来说，脂肪酸的酸性比碳酸强，能与碳酸钠、碳酸氢钠反应生成二氧化碳。
2、 酯化反应
羧酸与醇在一定条件下发生酯化反应，生成酯和水。这是一个可逆反应，通过增加反应物浓度或除去生成物，可以使平衡向生成酯的方向移动。
3、 脱羧反应
某些羧酸在特定条件下会发生脱羧反应，失去羧基生成烃。
（五）重要的羧酸
1、 甲酸（HCOOH）
具有醛基和羧基的双重性质，能发生银镜反应等醛类的特征反应。
2、 乙酸（CH3COOH）
是食醋的主要成分，具有酸味，在有机合成中应用广泛。
二、羧酸衍生物 羧酸衍生物是指羧酸分子中羧基上的羟基被其他原子或基团取代后的产物，主要包括酰卤、酸酐、酯和酰胺。
（一）酰卤
1、 定义：羧酸中的羟基被卤素原子（如氯、溴）取代后的产物。
2、 命名：根据相应的羧酸来命名，将“酸”字改为“酰卤”，如乙酰氯（CH3COCl）。
羧酸及其衍生物
羧酸及其衍生物
Ⅰ 目的要求
羧酸是含有羧基(―COOH)的含氧有机化合物，我们平常所说的有机酸就是指的这类化合物。
所谓羧酸衍生物，包括的化合物种类很多，诸如羧酸盐类、酰卤类、酯类(包括内酯、交酯、聚酯等)、酸酐类、酰胺类(包括酰亚胺、内酰胺)等都是羧酸衍生物，有人甚至把腈类也包括在羧酸衍生物的范围之内。其实，比较常见的而又比较重要的是酰卤、酸酐、酯和酰胺这四类化合物。羧酸盐与一般无机酸盐在键价类型上没大区别，不作专门介绍。至于腈类，将放在含氮化合物中加以介绍。这四类化合物都是羧酸分子中，因酰基转移而产生的衍生物，所以又叫羧酸的酰基衍生物。
羧酸及其衍生物RCOL(L：－OH、－X、－OOCR′、－OR′、－NH2)在许多重要天然产物的构成以及在生物代谢过程中均占有重要地位。本章将以饱和一元脂肪酸为重点，讨论羧酸及其衍生物的结构和性质。
鉴于乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯在有机合成上的重要地位，本章作概括介绍。希望学生在此基础上，探讨设计合成路线的一般方法。 本章学习的具体要求
1、掌握羧酸的结构与性质之间的关系。 2、掌握羧酸衍生物的主要化学性质。 3、了解羧酸衍生物的亲核取代反应机理。
4、掌握羧酸与羧酸衍生物之间相互转变条件。 5、了解卤代酸、羟基酸的特性。
6、掌握乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯的制法、性质和在有机合成上的应用。这也是本章的重点之一。
Ⅱ 学习提要
(一)羧酸
一、概述
羧酸往往有俗名，希望学生有所了解，尽可能记忆一些，脂肪酸的系统命名原则和醛相
β α
同。 γCH3－CH－CH2－COOH
2 1
4 3 OH 芳香酸命名是把芳环视作取代基。
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羧酸的沸点比分子量相近的其它有机物高，这是由于羧酸能以氢键缔合。同时，即使在气态时，羧酸也是双分子缔合的，所以羧酸的沸点比分子量相近的醇还要高。
